METABOLISMO FOTOSINTETICO

Question 1

LE REAZIONI FOTOSINTETICHE DEL CARBONIO

Answer 1

Respirazione (produzione di ATP)
Sintesi di nuove sostanze organiche

Question 2

TRASPIRAZIONE

Answer 2

L’assorbimento della CO2 è accoppiato alla perdita d’acqua sotto forma di vapore (traspirazione)
Riveste anche ruoli importanti nella fisiologia della pianta (es. raffreddamento)

Question 3

IL CICLO DI CALVIN-BENSON

Answer 3

è un processo metabolico ciclico che avviene nello stroma del cloroplasto e che utilizza ATP e NADPH provenienti dalla fase luce-dipendente per sintetizzare glucosio.
Questo ciclo costituisce la cosiddetta fase oscura della fotosintesi ed è indipendente dalla luce.

Question 4

RUOLO DELLA RUBISCO

Answer 4

Il processo fissa una molecola di CO2 a una molecola di ribulosio-1,5-bisfosfato, grazie a un enzima chiamato RuBisCO.

Question 5

PRINCIPALI PRODOTTI FINALI DELL’ORGANICAZIONE FOTOSINTETICA DEL C

Answer 5

Amido e saccarosio

Question 6

LA RUBISCO DELLE PIANTE SUPERIORI

Answer 6

8 subunità grandi e 8 piccole
La piccola è codificata nel genoma e la sua sintesi è regolata dalla luce
La grande è codificata nel genoma plastidiale
Ogni molecola di rubisco contiene 8 siti attivi

Question 7

RUBISCO - FORMA I

Answer 7

Piante superiori, proteobatteri, alghe verdi e cianobatteri

Question 8

RUBISCO - FORMA II

Answer 8

Alcuni procarioti e dinoflagellati

Question 9

RUBISCO - FORMA III

Answer 9

Presente negli archea

Question 10

LA REGOLAZIONE DEL CICLO DI CALVIN-BENSON

Answer 10

-Cambiamenti dell’espressione genica e della biosintesi proteica
-Variazione di concentrazione del Mg2+ e dei H+ nello stroma (molti enzimi del ciclo di C-B sono attivati dal Mg2+ e dal pH

Question 11

SITI ATTIVI E BUIO

Answer 11

Al buio, i siti attivi, vengono occupati dalla RuBP che cambia la conformazione del sito attivo disattivandolo.

Question 12

RUBISCO ATTIVASI

Answer 12

-ATP - dipendente e regolata dalla tioredossina
-Gli ioni Mg2+ stimolano la sua attività

Question 13

LE CARATTERISTICHE DELLA RUBISCO

Answer 13

Enzima poco efficiente
- Reazione lenta
- Poca selettività nei confronti dei substrati
Proteina molto abbondante nelle piante (nelle foglie, circa 50%)
è anche un ossigenasi

Question 14

VIA DI RECUPERO DEL FOSFOGLICOLATO

Answer 14

2-fosfoglicolato che si forma durante la fotorespirazione comporta la sua trasformazione in serina e in 3-fosfoglicerato, che coinvolge tre compartimenti cellulari (cloroplasto, perossisoma e mitocondrio)

Question 15

FOTORESPIRAZIONE

Answer 15

Uno dei principali limiti alla crescita delle piante
Sistema che contribuisce alla dissipazione dell’energia in eccesso

Question 16

AUMENTO DELLA TEMPERATURA

Answer 16

Modifica le costanti catalitiche della rubisco aumentando il tasso di ossigenazione rispetto alla carbossilazione
Destabilizza la rubisco attivasi
Riduce la concentrazione della CO2 in una soluzione in equilibrio con l’aria più di quanto non avvenga per l’O2

Question 17

CORRELAZIONE TRA LA SPECIFICITA’ DELL’ENZIMA E LA VELOCITA’ DI CATALISI

Answer 17

Correlazione inversa
Le rubisco con attività catalitica relativamente maggiore sono meno capaci di selezionare CO2 rispetto all’O2

Question 18

COME SI SONO EVOLUTI GLI ORG. FOTOSINTETICI PER AGGIRARE IL PROBLEMA DELL’AUMENTO DI O2?

Answer 18

-Creando una versione più lenta della rubisco con migliore capacità di discriminazione
-Utilizzando meccanismi di concentrazione di CO2, per elevare i livelli di CO2 nelle vicinanze dell’enzima

Question 19

FOTOSINTESI C4

Answer 19

La fotosintesi C4 è perciò, insieme alla fotosintesi CAM, un adattamento adottato da alcune specie di piante, viventi in climi aridi, per risparmiare acqua nella fase di fissazione del carbonio.

Question 20

METABOLISMO FOTOSINTETICO C4

Answer 20

METABOLISMO FOTOSINTETICO C4
Richiede lo sforzo cooperativo di entrambi i tipi cellulari, ovvero cellula del mesofilo e cellula della guaina del fascio

Question 21

PIANTE C4

Answer 21

Origine da zone tropicali/sub-tropicali, caratterizzate da alte temperature ed elevata velocità di fluenza
La fissazione di CO2 ha un costo energetico più alto che nelle piante C3
Metabolismo C4 si è evoluto dal metabolismo C3 in numerosi occasioni

Question 22

QUANDO E PERCHE’ SI SONO EVOLUTE LE C4

Answer 22

10-15 mln di anni fa a causa di una diminuzione della concentrazione atm di CO2

Question 23

COME SI SONO MODIFICATI I GENI DEL METABOLISMO C4

Answer 23

Aumentando l’abbondanza del trascritto
Acquisendo espressione cellula specifica
Attraverso modifiche nelle regioni codificanti delle proteine
Attraverso l’inserimento di nuovi elementi regolatori

Question 24

CONFRONTO C4 E C3

Answer 24

C4 hanno maggiore efficienza nell’utilizzazione della CO2 rispetto le piante C3
Quindi, C4 possono catturare una frazione maggiore di CO2 e avere la stessa velocità di fotosintesi delle C3 ma con una minore perdita di acqua dovuta alla traspirazione
(Per questo, migliora la crescita delle piante in ambienti aridi)

Question 25

RUBISCO PIU’ VELOCE

Answer 25

Stesso tasso di fissazione del carbonio usando meno enzima.
Miglioramento del tasso di crescita e della quantità di biomassa prodotta per unità di azoto

Question 26

METABOLISMO FOTOSINTETICO CAM

Answer 26

Metabolismo acido della crassulacee
Ciclo metabolico di fissazione del carbonio che consente di ottimizzare l’attività fotosintetica in ambienti estremi, quali quelli desertici
Consente lo svolgimento della fotosintesi anche con gli stomi chiusi.

Question 27

MECCANISMO DI CONCENTRAZIONE DELLA CO2 NEI CIANOBATTERI

Answer 27

Meccanismo biofisico
Due sistemi cellulari sono essenziali:
-Trasportatori
-Carbossisomi (dove risiedono parte della rubisco e dell’anidrasi carbonica)

Question 28

CARBOSSISOMI

Answer 28

Microcompartimenti proteici di forma icosaedrica
Barriera selettiva, limitando efflusso CO2 e afflusso di O2